User manual

Manuals Brands CONRAD COMPONENTS Manuals Science Kits Course material Profi Lernpaket Internet of Things 14 years and over

Výuková sada Franzis 10215

Obj. č. 142 13 80

Vážený zákazníku,

děkujeme Vám za Vaši důvěru a za nákup výukové sady s programovatelným modulem.

Tento návod k obsluze je nedílnou součástí tohoto výrobku. Obsahuje důležité pokyny k uvedení

výrobku do provozu a k jeho obsluze. Jestliže výrobek předáte jiným osobám, dbejte na to, abyste

jim odevzdali i tento návod k obsluze.

Ponechejte si tento návod, abyste si jej mohli znovu kdykoliv přečíst.

Pro uvedení tohoto modulu IoT-WiFi-Board (dále jen modul / NanoESP) do provozu, bude zapotřebí

použití ovladačů pro USB-to-Serial-Converter. Potřebné ovladače si můžete stáhnout na webu

www.iot.fkainka.de/driver. Software Arduino umožňuje konfiguraci portu a stejně tak i modulu Arduino

Nano (procesor: Atmega328).

Budete-li pracovat s rozhraním sériového monitoru, musíte provést i určitá další nastavení.

V takovém případě se používá přenosová rychlost 19200. Pro odesílání příkazů musíte zvolit

Option CR a NL v menu výběru přenosové rychlosti Bitrate.

IoT-WiFi-Board (NanoESP)

Základním prvkem této sady je právě modul IoT-WiFi-Board (NanoESP), který se skládá ze dvou

hlavních částí. V levé části je Arduino kompatibilní mikro-kontrolér, který je téměř identický jako

Arduino Nano. V pravé části je WLAN modul s označením ESP8266. Obě tyto části spolu vzájemně

komunikují prostřednictvím softwarového, sériového rozhraní.

Modul zahrnuje velké množství komponentů, pinů a LED, které informují o určitém provozním stavu

nebo právě probíhajícím procesu.

Osazení pinů modulu NanoESP

WLAN modul je řízen tzv. AT příkazy. Část modulu s kontrolérem Arduino je spojena s WLAN

modulem na pinech 11 a 12. Deska zahrnuje obvod, který konvertuje úroveň 5 V do kompatibilní

úrovně 3,3 V. Piny 11 a 12 proto nemůžete využívat pro své vlastní projekty.

Summary of content (20 pages)

PAGE 1

IoT-WiFi-Board (NanoESP) Základním prvkem této sady je právě modul IoT-WiFi-Board (NanoESP), který se skládá ze dvou hlavních částí. V levé části je Arduino kompatibilní mikro-kontrolér, který je téměř identický jako Arduino Nano. V pravé části je WLAN modul s označením ESP8266. Obě tyto části spolu vzájemně komunikují prostřednictvím softwarového, sériového rozhraní. Výuková sada Franzis 10215 Obj. č.
PAGE 2

Výstup v sériovém rozhraní / Serial Monitor Základní technické údaje Mikro-kontrolér Flash memory SRAM EEPROM Cycle rate I/O piny ATmega328 32 kB (včetně 0,5 kB pro zavádění dat) 2 kB 1 kB 16 MHz 20 (včetně 2 pro komunikaci s WLAN modulem) PWM: 6 Analogové vstupy: 6 USB-to-Serial chip Provozní (napájecí) napětí Doporučované vstupní napětí Max.
PAGE 3

WLAN příkazy AT+CWMODE=1 – modul v režimu stanice (Station mode) Pomocí následujících WLAN příkazů můžete provést změny v nastavení modulu a jeho WLAN části. Některé příkazy umožňují nejen upřesnění podmínky, ale vyžadují i určitý aktuální stav. Takové zadání se provádí pomocí otazníku například: Příkaz AT+CWMODE=1 uvede modul do režimu stanice. Tento režim umožňuje připojení k bezdrátovému WLAN-routeru. Modul se zároveň připojí k internetu a umožňuje i další konfiguraci.
PAGE 4

String sendCom(String command) { esp8266.println(command); return esp8266.readString(); } Automatická konfigurace Následující základní příkazy můžete manuálně otestovat. Dozvíte se zároveň jakým způsobem mohou být příkazy automaticky používány samotným kontrolérem. Naučíte se i jiné příkazy, které můžete použít pro testování dosažitelnosti počítače nebo serveru v síti. V následujícím experimentu bude odeslán diagnostický příkaz (ping) na internetový server Google.
PAGE 5

Na začátku funkce je proměnná success nastavena jako první na true, vzhledem k tomu, že tato proměnná je přidělena i různým funkcím. To znamená, že i když pouze jedna funkce má hodnotu pro návrat false, bude success okamžitě považován za výstup false a celá konfigurace tím selže. První AT-příkaz, který má být posuzován z pohledu success je reset-command, který se provádí prakticky na každém začátku programu a zajišťuje, aby modul nebyl využíván předchozí testovací částí programu.
PAGE 6

Zdrojový text tohoto projektu se výrazně liší od předchozích experimentů v následujících funkcích: void findSSID() { Esp8266.println(“AT+CWLAP“); If (esp8266.
PAGE 7

V programu Arduino má funkce configUDP() zvláštní význam pro komunikaci a nastavují se zde proto velmi důležité parametry. Jako první použijte CIPMODE k nastavení režimu data transparency mode na 0. Na závěr pak použijte CIPMUX=0 pro zřízení pouze jednoho připojení. Hlavní příkaz je CIPSTART, kterým dojde k vytvoření komunikace s IP adresou 192.168.4.2 například vašeho počítače a portu 90 použitého pro program Packet Sender s UDP serverem.
PAGE 8

Příchozí příkazy jsou analyzovány v loop-routine. Poté, co jsou modulem data přijata (esp8266.available()), jsou analyzována pro přítomnost znaků »+IPD«. Po zaznamenání příkazu led, příkaz parselnt() automaticky ukládá další číslo v proměnné setLed. V rámci definice příkazů to může být buď 1 nebo 0, což jsou hodnoty, které LED spínají (high) nebo deaktivují (low). Další funkce debug a příkaz CIPSEND přenáší potvrzení do počítače.
PAGE 9

Potenciometr připojený k pinu A6 TCP Client V této části bude popsán UDP protokol s daty odeslanými a přijatými velmi jednoduchou cestou. Pomocí protokolu je pak možné realizovat celou řadu aplikací. Hlavní pozornost však bude věnována funkci TCP (Transmission Control Protocol). Modul bude konfigurován jako TCP klient, což je stejná úloha jakou zaujímá vaše PC ve vztahu k webovému serveru. Rozdíl mezi TCP a UDP je následující: • • • • Připojení se provádí pouze mezi 2 zařízeními.
PAGE 10

Internetový čas / Internet clock V tomto projektu bude využito všech předchozích znalostí a modul NanoESP bude navíc schopen samostatně shromažďovat informace z webu. Tento program načítá aktuální čas z internetové stránky a použije jej coby interní čas pro vlastní kontrolér. Čas bude implementován do interní knihovny a bude interpretován ve výstupu na sériovém rozhraní. K tomuto experimentu bude potřeba pouze samotný modul.
PAGE 11

Program shromáždí informace o počasí z uvedeného webu a zobrazí tyto informace. Výsledek se bude interpretovat prostřednictvím RGB–LED a současně i pomocí sériového rozhraní. Rozsah pro zobrazení teploty je v tomto programu nastaven od -20 do +40 ºC. Tento program funguje prakticky obdobně jako v předchozím případě. Přesto však nabízí určitá specifika. Funkce getTemp() získává data a následně poskytuje jejich výstup.
PAGE 12

Program Tento program odesílá o něco složitější webpage, než která byla použita v předchozím projektu. Připojit můžete zároveň LED do pinu D9 modulu. LED pak bude indikovat aktuální změny stavu. Zadejte WLAN data a načtěte program do modulu. IP modulu se zobrazuje v sériovém rozhraní. Otevřete prohlížeč a zadejte IP modulu. V textu zobrazeném v záhlaví bude popsáno jakým způsobem bude řízena LED indikace. Tento program pak aplikuje plně automatizovaný webový server. void loop() { if (esp8266.
PAGE 13

Za parametrem HEAD je nezbytná definice parametru BODY, který zahrnuje obsah website. Na úvod parametru BODY se pak udávají další parametry jako je pozadí webu a barva fontu. Tyto parametry pak můžete upravovat podle vlastních požadavků i později. Typ písma a jeho velikost určuje parametr FONT. Switch LED Ovládání RGB–LED prostřednictvím TCP Tento projekt se zabývá ovládáním RGB–LED z website na webovém serveru.
PAGE 14

Pro kontrolér bude následně zapotřebí určit konkrétní barevné hodnoty LED z tohoto hexadecimálního čísla, které získá z následující části funkce loop: if (esp8266.findUntil("?rgb=", "\n")) { String hexstring = esp8266.readStringUntil(‚ ‚); long number = (long) strtol( &hexstring[3], NULL, 16); int r = number >> 16; int g = number >> 8 & 0xFF; int b = number & 0xFF; analogWrite(RED, r); analogWrite(GREEN, g); analogWrite(BLUE, b); } Tento řádek zajišťuje automatické obnovování website každé 3 sekundy.
PAGE 15

Poznámka: LED musí být připojeny bez předřadného rezistoru. Vzhledem k tomu, že jsou LED umístěny mezi 2 porty, jsou již připojené do obvodu s předřadným rezistorem o hodnotě 60 Ω. V závislosti na typu a barvě LED se jejich povolený proud pohybuje v rozsahu 15 – 30 mA. Program Website tohoto programu používá zaškrtávací políčka coby HTML prvek. Po načtení programu a volání stránky modulu, bude k dispozici větší množství políček, které je možné zaškrtnout.
PAGE 16

Většina routerů používá jednoduché webové rozhraní, podobné tomu, které jsme vytvářeli v předchozích projektech. Pro připojení k rozhraní je zapotřebí zadaní správného uživatelského jména a přístupového hesla. Routery Fritz!Box používají zpravidla stejnou IP adresu 192.168.178.1. Obdobně ale můžete přejít na web routeru (http://fritz.box). V případě použití jiného routeru musíte získat jeho správnou IP adresu. Router většinou používá IP s adresou 1 v podsíti. Pakliže je IP vašeho počítače například 192.168.
PAGE 17

Program Twitch Display Tento program je určen pro měření okolního světla. V tomto případě však nedojde k výstupu dat na web, ale přímo na webovou stránku ThingSpeak. Na stránce přitom nedochází k uložení dat, ale k jejich zobrazení v přehledném grafickém režimu. Tento způsob zobrazení je velmi praktický pro měřící stanice s dlouhodobým monitoringem. Aby byl program schopen odeslat data na website, bude zapotřebí zadní klíče API, který je v programu uveden pod položkou ThingSpeakKEY společně s WLAN daty.
PAGE 18

k aktivaci alarmu, systém odešle informace, které spustí akustický výstup prostřednictvím připojeného reproduktoru. Alternativně je možné namísto senzoru použít teplotní senzor, který bude sledovat výkyvy teplotních změn. K modulu proto připojte 1 fototranzistor, 1 rezistor 10 kΩ a piezo reproduktor. Program Jako první je nezbytné vytvoření nového TalkBack kanálu (Apps / TalkBack). Kanál můžete nazvat například „Doors“. Do kanálu je zároveň možné zadávat různé příkazy.
PAGE 19

Program Twitter požární hlásič s funkcí TalkBack Pro funkci tohoto programu nebude zapotřebí provádět žádné zvláštní úpravy v aplikaci ThingSpeak. Tento projekt má k dispozici veřejný kanál, který naleznete pod http://thingspeak.com/channels/1417. Na této stránce navíc naleznete aktuálně používané barvy a další informace k celému projektu. V tomto projektu jsou kombinovány 2 prvky, se kterými jste se již během předchozích experimentů seznámili. Modul je znovu použit pro monitorování teploty.
PAGE 20

Using Twitter Account [Twitter Account] Run action only the first time the condition is met Options: Konfiguraci uložte (Save React). Tím došlo k vytvoření prvního kroku pro monitoring hodnot. Dojde-li k překročení nastavených hodnot, ThingSpeak odešle Twitter message prostřednictvím uživatelského účtu. V dalším kroku dojde k vložení příkazu alarm command. Hodnoty treshold musí být na úrovni, při které je sami můžete pocitově zaznamenat (tvorba kouře při požáru).